衛(wèi)星通信在應(yīng)急保障系統(tǒng)中的應(yīng)用和建設(shè)

劉賢令

【摘 要】衛(wèi)星通信在各類應(yīng)急事件中的應(yīng)用可以按照功能性和機動性兩個角度劃分。衛(wèi)星通信的應(yīng)用分為以語間通信為主的應(yīng)用，機動性主要針對可以應(yīng)急通信現(xiàn)場工作的衛(wèi)星站。我國主要使用國外衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)開展衛(wèi)星移動通信業(yè)務(wù)。

【關(guān)鍵詞】衛(wèi)星通信；應(yīng)急保障；多角度

1.衛(wèi)星通信在應(yīng)急事件中的應(yīng)用

衛(wèi)星通信在各類應(yīng)急事件中的應(yīng)用可以按照功能性和機動性兩個角度劃分。

1.1功能性角度的應(yīng)用

從功能性角度，衛(wèi)星通信的應(yīng)用分為以語間通信為主的應(yīng)用、綜合接入和中繼備份3種方式。

語音通信為主的應(yīng)用方式主要通過移動衛(wèi)星業(yè)務(wù)終端實現(xiàn)，通?？梢蕴峁┱Z音、短信、低速數(shù)據(jù)、定位、漫游等功能，不同的衛(wèi)星通信系統(tǒng)功能略有差別。

綜合接入的應(yīng)用方式可以提供大容量的語音，并提供應(yīng)急事件現(xiàn)場與指揮中心數(shù)據(jù)傳送、靜止或者運動圖像的傳送。大多數(shù)提供綜合接入功能的衛(wèi)星站基于ICP IP實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳送。

中繼備份的應(yīng)用方式支持2MBIT S以上的中繼傳輸電路，緊急情況下提供應(yīng)急事件現(xiàn)場與公眾通信網(wǎng)絡(luò)（或行業(yè)專用通信網(wǎng)絡(luò)）之間的中繼電路。

中繼備份所用的衛(wèi)星站可以基于IDR（或IBS）系統(tǒng)或者VSAT系統(tǒng)實現(xiàn)。IDR（或IBS）系統(tǒng)提供中等速率電路支持?jǐn)?shù)據(jù)通信和語音通信，通常應(yīng)用較多的是2MBIT S和8MBIT S速率。 VSAT 系統(tǒng)目前多數(shù)基于IP實現(xiàn)，通常可支持2-8MBIT S數(shù)據(jù)速率。

1.2機動性角度的應(yīng)用

機動性主要針對可以應(yīng)急通信現(xiàn)場工作的衛(wèi)星站。從該角度衛(wèi)星站分為便攜站和車載站兩種，各設(shè)備通過衛(wèi)星鏈路實現(xiàn)與衛(wèi)星固定地面站或者其他移動站之間的通信。

便攜衛(wèi)星站包括手持終端以及可通過1-2人搬運的衛(wèi)星站，系統(tǒng)容量小，以提供語音通信應(yīng)用和綜合接入應(yīng)用為主，用于完成各級事件的基本通信保障。便攜站可采用集裝箱量、抗震要求和包裝形式可參照相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)或者滿足通信接口，便于與其他設(shè)備連接，實現(xiàn)現(xiàn)場快速組網(wǎng)。便攜衛(wèi)星站應(yīng)30MIN內(nèi)完成抵達(dá)現(xiàn)場后的組裝，并建立衛(wèi)星通信。便攜站的重量一般在200KGC 以下。當(dāng)發(fā)生特大突發(fā)事件，當(dāng)?shù)貞?yīng)急通信保障能力嚴(yán)重不足且地面道路條件不好時， 可將便攜站空運或空投到應(yīng)急現(xiàn)場，當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件且事件且通信需求較少，或通信需求較大但應(yīng)急車不能第一時間起趕到現(xiàn)場時，可采用手持終端或人工搬運的便攜站。

車載衛(wèi)星站可固定安裝在應(yīng)急車上或者通過車輛運抵現(xiàn)場，主要用于提供綜合接入及中繼備份業(yè)務(wù)。車載站一般應(yīng)在到達(dá)現(xiàn)場后10MIN內(nèi)，完成了衛(wèi)星通路建立。當(dāng)發(fā)生特大、重大突發(fā)事件或舉行重大活動且地面交通條件良好時，可提供應(yīng)急通信保障。

2.應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng)及其建設(shè)

2.1衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)

目前我國主要使用國外衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)開展衛(wèi)星移動通信業(yè)務(wù)，覆蓋我國的系統(tǒng)、海事衛(wèi)星系統(tǒng)、銥星系統(tǒng)和Thuraya系統(tǒng)。實際應(yīng)用中，可以結(jié)合衛(wèi)星信號的強弱、使用費用、業(yè)務(wù)能力、終端小型化等因素，選用適宜的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)。

國外的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)雖然可以滿足一定的應(yīng)急移動衛(wèi)星業(yè)務(wù)需求，但信息安全、頻率協(xié)調(diào)等均得不到保證，一般用于對信息安全要求不高的應(yīng)急現(xiàn)場。衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)是國家重要的戰(zhàn)略性信息基礎(chǔ)設(shè)施，對經(jīng)濟、社會發(fā)展和國家安全至著重要要，我國目前正在對擁有專屬主權(quán)的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)進(jìn)行研究。

2.2寬帶VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)

VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術(shù)成熟、可靠性高、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多樣、設(shè)計靈活、空間頻段資源豐富，系統(tǒng)和設(shè)備正在逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化。這些因素為設(shè)計、建設(shè)應(yīng)急VSAT衛(wèi)星通過通信網(wǎng)提供了技術(shù)、資源等方面的必要保障，近算來VSRT系統(tǒng)已能支持寬帶應(yīng)用。

在VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)重點考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、技術(shù)體制選擇、與地面網(wǎng)的互聯(lián)互通、網(wǎng)絡(luò)管理等方面。

VSAT的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括星狀網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)和混合網(wǎng)。應(yīng)急VSAT的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括星狀網(wǎng)、網(wǎng)狀和混合網(wǎng)。應(yīng)急VSAT系統(tǒng)支持的業(yè)務(wù)類型包括語音、高速數(shù)據(jù)和圖像傳送等業(yè)務(wù)，其中語音業(yè)務(wù)對時延敏感。根據(jù)我國突發(fā)公共事件的處置流程，語音業(yè)務(wù)發(fā)生在應(yīng)急通信現(xiàn)場不同衛(wèi)星站之間以及應(yīng)急現(xiàn)場與后方指揮中心之間；數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務(wù)主要發(fā)生在應(yīng)急現(xiàn)場與后方指揮中心之間。因此應(yīng)急VSAT系統(tǒng)適合采用各站與主站之間星型網(wǎng)、省內(nèi)各站之間網(wǎng)狀網(wǎng)的混合網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

衛(wèi)星通信體制與系統(tǒng)所采用的基帶信號類型及復(fù)用方式、調(diào)制方式、多址方式、信道分配及交換制度有關(guān)，目前VSAT技術(shù)體制的選擇主要集中在多址方式上。FDMA DAMA 和MF-TDMA方式是應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng)最常用的技術(shù)體制。采用FDMA DAMA技術(shù)體制組建衛(wèi)星網(wǎng)具備稀路由、突發(fā)性、大容量的特點，操作維護簡便，終端的機動性好，非常適合應(yīng)用在應(yīng)急通信中。

VSAT系統(tǒng)的地球站分為主控站、固定站、車載站和便攜站。其中車載站和便攜站可以移動至應(yīng)急事件現(xiàn)場。

VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)用戶與公眾網(wǎng)絡(luò)專網(wǎng)用戶之間的語音通信和數(shù)據(jù)傳送通過衛(wèi)星關(guān)口站來完成（配置了網(wǎng)管功能的關(guān)口站稱之為主控站）。與地面網(wǎng)的互聯(lián)通過在關(guān)口站設(shè)置VOIP網(wǎng)關(guān)及路由器實現(xiàn)。

寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)通過在關(guān)口站設(shè)置地面電路接口，經(jīng)語音網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換成通用協(xié)議接口與公眾固定電話交換網(wǎng)、公眾移動通信網(wǎng)或者專網(wǎng)交換機連接，實現(xiàn)與電話網(wǎng)的語音互通。語音網(wǎng)關(guān)通用協(xié)議接口分為用戶接口和中繼接口兩種，需要根據(jù)話務(wù)量來選擇。

衛(wèi)星系統(tǒng)關(guān)口站的數(shù)量及地點需根據(jù)實際業(yè)務(wù)流量向情況確定。衛(wèi)星網(wǎng)內(nèi)語音終端的編號方式遵循E.164標(biāo)準(zhǔn)，通常根據(jù)關(guān)口站與電話網(wǎng)的連接位置確定衛(wèi)星電話編號，主要分為衛(wèi)星關(guān)口站民當(dāng)?shù)厥性捊粨Q局直接連接或者衛(wèi)星關(guān)口站與當(dāng)?shù)氐墓W(wǎng)長途電話直接接連兩種方式。

寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)通過在關(guān)口站設(shè)置路由器實現(xiàn)與指揮中心之間的數(shù)據(jù)（含視頻）傳送。根據(jù)當(dāng)?shù)氐木W(wǎng)絡(luò)情況，可采用專線方式、城域網(wǎng)方式或互聯(lián)網(wǎng)方式。

為實現(xiàn)衛(wèi)星頭號站接入路由器與地面計算機網(wǎng)之間的路由尋址，需對各關(guān)口站路由器的IP地址進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。如果有若干衛(wèi)星關(guān)口站，原則上應(yīng)統(tǒng)一接入同一個計算機網(wǎng)絡(luò)，并采用歸屬地的IP地址段。寬帶衛(wèi)星網(wǎng)內(nèi)部要單獨采用私有IP地址。

衛(wèi)星網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理及監(jiān)控系統(tǒng)（簡稱衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)）對整個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行在線控制和監(jiān)視，將衛(wèi)星通道的建立方式從工工變?yōu)樽詣?，從而縮短衛(wèi)星通道建立時間，將點對點連接變?yōu)镈AMA星狀、樹狀或網(wǎng)狀連接從而提升星網(wǎng)絡(luò)的靈活性。對于時效性要求較高的應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng)而言非常必要。

通常衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)由控制服務(wù)器及軟件、網(wǎng)管信道調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)管信令卡等組成，主要包含網(wǎng)絡(luò)管理及網(wǎng)絡(luò)控制兩大功能。

對于全國性規(guī)模較大的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，為提高應(yīng)急處置能力可采用分布網(wǎng)管結(jié)構(gòu)，分級配置主網(wǎng)管系統(tǒng)和分網(wǎng)管系統(tǒng)。主網(wǎng)管系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)的控制處理功能分散交給多相分網(wǎng)管系統(tǒng)來完成，人而提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性并且縮短建鏈時間。主網(wǎng)管系統(tǒng)必須對分網(wǎng)管系統(tǒng)設(shè)置權(quán)限，劃定管理范圍，必要時可隨時收回控制權(quán)限。

為提高系統(tǒng)的可靠必及安全性，主網(wǎng)管系統(tǒng)應(yīng)采取主備份方式配置，二者之間應(yīng)建立信息傳送通道，以保證網(wǎng)管信息的時效怕并便于及時倒換，建議采用以地面路由為主用的天地備份方式。